DE1955040B2 - PIEZOELECTRIC ACCELERATION TRANSDUCER - Google Patents
PIEZOELECTRIC ACCELERATION TRANSDUCERInfo
- Publication number
- DE1955040B2 DE1955040B2 DE19691955040 DE1955040A DE1955040B2 DE 1955040 B2 DE1955040 B2 DE 1955040B2 DE 19691955040 DE19691955040 DE 19691955040 DE 1955040 A DE1955040 A DE 1955040A DE 1955040 B2 DE1955040 B2 DE 1955040B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pressure plate
- piezoelectric
- housing
- disks
- support surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000036316 preload Effects 0.000 claims description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
- G01P15/0907—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the compression mode type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Die !Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Belchleiinigungsnvjßwandler mit einem zwischen der lcisinischcn Masse und einer Druckplatte angeordneten, aus Scheiben bestehenden piezoelektrischen Klcßelcmcnt. einem am Waridlergehäusc vorgeseheftcn Auflager mil krnkaver sphärischer Stützfläche, in der sich die Druckplatte mit einer konvexen sphärischen Ciegenfläche a'istüt/t und mit einer an der 4leni Meßelcinent abgewendelen Seite der seismischen Masse angreifenden, in axialer Richtung wirksamen Vorspanneinrichtung.The invention relates to a piezoelectric magnetic converter with a arranged between the lcisinischcn mass and a pressure plate, Piezoelectric discs made up of discs. one on the Waridler housing Support with a curved, spherical support surface in which the pressure plate is arranged with a convex spherical one Ciegen area a'istüt / t and with one side of the seismic one facing away from the 4leni Messelcinent Mass attacking, in the axial direction effective pretensioning device.
Zweck dieser Ausbildung ist es bei dem bekannten Bcschlcunigungsmeßwandler, Beschleunigungen in einer vorgegebenen Richtung mit größtmöglicher Genauigkeit messen und die Einwirkung von Bcschlcunigungskomponcntcn anderer Richtungen auf ein Mindestmaß herabsetzen zu können. Diesem Zweck dienen die erwähnten sphärischen Flächen am Wandlergchäuse und an der Druckplatte de* Meßelementcs. Diese sphärische Abstützung ermöglicht es nämlich, mit Hilfe der am Gehäuse vorgesehenen Sielischrauhen eine UtgekorrekUir des Meßelemenies vorzunehmen um dieses nach tier Wirkungsrichiung der zu messenden Beschleunigung auszuriehlen.The purpose of this training is in the known acceleration measuring transducer, accelerations in measure a given direction with the greatest possible accuracy and the effect of closing components other directions to reduce to a minimum. The aforementioned spherical surfaces on the serve this purpose Converter housing and on the pressure plate de * measuring elementcs. This spherical support makes it possible with the help of the provided on the housing Sieli roughed up a correction of the fair element to do this according to the animal effect the acceleration to be measured.
Die vorliegende Erfindung gehl demgegenüber von einer andersgearteten Problemstellung aus. Hier gehl es darum, einen Besdileunigungsnieliwandier üblicher Bauart dahingehend zu verbessern, daß auch Temperalurspilzen, welche bisher zu Beschädigungen des empiindlichen Meßelementes und zu bleibenden Empfindlichkeitsverlusten führten, auch über einen längeren Zeilraum ohne schädliche Auswirkungen ertragen werden können. Beschleunigungsmeßwandler werden nämlich in verschiedenen Anwendungsfällen, beispielsweise bc] der TriebswerksübeiAvachung an Düsenflugzeugen, hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Bei der Triebwerksüberwachung können dabei an den Auflageflächen, an denen die Beschleunigungsmeßgeräle befestigt sind, vorübergehend Temperaturen bis zu 600" Γ auftreten. Dies ist beispielswcise bei Schubumkehr der Fall oder aber nach Abstellen des Triebwerkes, wobei infolge des Fehlens des Kühlluflstromes die Wärme von den sehr heißen Innenlcilen nach außen fließt.In contrast, the present invention is based on a different type of problem. Right here it is a matter of making a disapproval more common To improve the design in such a way that also Temperalurspilzen, which previously caused damage to the sensitive measuring element and permanent loss of sensitivity endured even over a longer period of time without any harmful effects can be. Accelerometers are used in various applications, for example bc] of the engine monitoring Jet planes exposed to high thermal loads. When it comes to engine monitoring, you can while on the support surfaces on which the accelerometers temporarily temperatures of up to 600 "Γ occur. This is an example the case with reverse thrust or after the engine has been switched off, whereby as a result of the lack of the cooling air flow, the heat from the very hot inner oil flows to the outside.
Man hat bisher diesen Schwierigkeiten u. a. durch die Anordnung von Kühlkanälen in der Auflagefläche der Geräte zu begegnen versucht, doch hat sich gezeigt, daß aas zwischen Auflagefläche und Meßelement erreichbare Tempcraturgefälle nicht ausreicht, um das Mcßelement vor thermischen Schäden zu bewahren.So far, these difficulties have been encountered, inter alia. through the arrangement of cooling channels in the support surface tried to counter the devices, but it has been shown that aas between the support surface and the measuring element attainable temperature gradient is not sufficient to protect the measuring element from thermal damage to preserve.
Bei Beschleunigungsmcßgerälcn für Oberwachungszwccke wirkt sich zwar die bekannte Verminderung des Piezoeffektes der in der Regel füi das Meßinstrument verwendeten Quarzkristalle mit steigcnden Temperaturen nicht allzu störend aus. solange die Gewähr besteht, daß sich der Picoeffekt nach Abkühlung des Gerätes in vollem Umfang wieder einstellt. In den meisten Fällt? wird auch nicht im Bereich der extrem hohen Temperaturen gemessen.In the case of accelerometers for monitoring purposes It is true that the known reduction in the piezo effect usually affects that Measuring instrument used quartz crystals with increasing temperatures not too disturbing. so long there is a guarantee that the pico effect will be Cooling down of the device is fully restored. In most cases? will also not be in the field the extremely high temperatures measured.
Außerdem kann die Überwachungsanlage für eine relativ hohe mittlere Betriebstemperatur abgestimmt werden.In addition, the monitoring system can be adjusted for a relatively high average operating temperature will.
Um aber eine Austauschbarkeit der Bcschleunigungsmeßgerätc untereinander zu gewährleisten.But to ensure that the accelerometers can be interchanged.
müssen diese hinsichtlich der Abstimmung ihrer Empfindlichkeit genau übereinstimmen. Fine bleibende Veränderung der Empfindlichkeit während des Betriebes ist dabei absolut unzulässig. Nun ist es zwar theoretisch durchaus möglich. Meßelementc aus Quarzkristall bis zu einer Temperatur von 573 C (Curie-Punkt) zu erhitzen, ohne daß es zu einem bleibenden Empfindlichkcilsveriusi kommt. In der Praxis ist aber die Tcmpcraturbclastbarkcit eines solchen Mcßwandlcrs selbst unter der Voraussetzung.these must match exactly with regard to the coordination of their sensitivity. Fine lasting Changing the sensitivity during operation is absolutely inadmissible. Well it is theoretically possible. Measuring elements made of quartz crystal up to a temperature of 573 C (Curie point) without causing permanent sensitivity. In practice but the temperature resistance of such a converter is itself under the assumption.
r>5 daß das verwendete Isolalionsmaterial den auftretenden Temperaturen gewachsen ist. wesentlich gcriiiücr. In der Regel ist bereits bei einer Temperatur von 300- C im Bereich des Meßclcmcntcs mit einem dauernden Empfindlichkeitsverlust zu rechnen.r> 5 that the insulation material used corresponds to the occurring Temperatures has grown. essentially gcriiiücr. As a rule, at a temperature of 300 ° C. in the area of the measuring element with a permanent loss of sensitivity to be expected.
Diesen Nachteilen der bekannten Geräte wirksam zu begegnen, und einen Beschleunigungsmeßwandler hoher Temperaturbeständigkeit zu schaffen, ist somit das Ziel der vorliegenden Erfindung. Diese Aufgabe wird bei einem piezoelektrischen Bcschlcunigungsmeßwandler der eingangs angegebenen Bauart dadurch erreicht, daß die Stützfläche des Auflagers und die Gegenfläche der Druckplatte ringförmig ausgebildet sind. Es wurde nämlich erkannt, daß die heiTo counteract these disadvantages of the known devices effectively, and an accelerometer It is therefore the aim of the present invention to provide high temperature resistance. This task is used in a piezoelectric acceleration transducer the type specified achieved in that the support surface of the support and the opposing surface of the pressure plate are annular. It was recognized that the hot
bekannten ll<--scl)loiinipiinusnic(iw;i)ullcin /ii verzeichnenden Veninderunycn cIlt Empfindlichkeit nichi al-If in ant' die hohe WtiniiLhelastung de.·-, Meßelemeiiies, Sondern auch auf eine ungleichmäßige Verteilung, der \ oi>.p:innung des Meiicleineulcs i'lhcr die I IülIic der einzelnen Qiiarz.scheiben zurückgeht. Dm hei können schon gerinue, in der Massenerzeugung dieser Gerate kaum sermeidhare Mali- und I .agefehler der Waiiulerleile an einzelnen Siellen der Quarzscheiben cine gegenüber der minieren Vorspannung auf ein Vielfaches üherluilue FlächenpresMing herbeiführen. |)iese l'ühri im Zusammenhang mit den hohen Temjicraiureii /u einer örtlichen Überbeanspruchung des kristallinen Quar/gefüges, so daß an diesen Stellen Hisse auftreten. Auch eine ungleichmäßige Erwärmung von Gehäuse und Rohrfeder kann zu einer solchen ungleichmüßigen Druckbelastung der Quarz^ scheiben führen.well-known ll <- scl) loiinipiinusnic (iw; i) ullcin / ii registering Veninderunycn cIlt sensitivity nichi al-If in ant 'the high WtiniiLh burden de. -, Messelemeiiies, But also on an uneven distribution, the \ oi> .p: guild of the Meiicleineulcs i'lhcr the I IülIic der individual Qiiarz. disks decreases. That can be hot already slight, in the mass production of these devices Hardly any sermeidhare Mali and I .age errors of the Waiiulerleile on individual columns of the quartz disks Cine against the minimized pre-tensioning to a multiple of the surface pressure. |) iese l'ühri in connection with the high Temjicraiureii / u local overstressing of the crystalline quartz / structure, so that at these points Hits occur. Uneven heating of the housing and Bourdon tube can also lead to a lead to such an uneven pressure load on the quartz disks.
Auf Grund der erfin'lungsgemäß vorgesehenen Abstützung des Meßelementes, bei der nur verhältnismäßig Kleine l'lächenabschniite der Druckplatte und des Auflagers miteinander in Beruh.-u ng stehen, kann eich das Meiielement bei ungleichmüßiger Verteilung der axialen Vorspannung ungehindert von selbst in jene Richtung einstellen, in der seine Achse mit der Y.'irkungsrielilung der Vorspannkraft zusammenfällt. whei für den Wärmeübergang vom Wandlergehäuse auf die Druckplatte und damit auf das Meßelemenl nur ein sein kleiner Querschnitt zur Verfügung steht. |5eä einer thermischen Belastung des Gerätes kommt Cs daher nur zu einer langsamen und gleichmäßigen Erwärmung des Meßelementes unter Vermeidung eines unzulässig großen Tempcniturgradienten. Es v.erden also somit praktisch alle Einflüsse, welche zu einer Beschädigung des empfindlichen Mcßelcmentes infolge örtlicher Überbelastung führen könnten, ausgeschaltet. Diese Ausrichtung des Meßclcmcntes erfolgt dabei nicht nur bei der Montage des Wandlers, sondern auch während des Betriebes bei unsymmetrischer thermischer Belastung des Gerätes.Due to the support provided according to the invention of the measuring element, in which only relatively small surface sections of the pressure plate and of the support are in balance with one another If the axial preload is unevenly distributed, the meiielement automatically calibrates itself in set the direction in which its axis coincides with the The effect of the preload force coincides. whei for the heat transfer from the converter housing on the pressure plate and thus on the Messelemenl only a small cross-section is available. | 5eä a thermal load on the device, Cs comes only slowly and evenly Heating of the measuring element while avoiding an impermissibly large temperature gradient. It v. thus practically all influences which lead to damage to the sensitive cells due to local overload, switched off. This alignment of the measuring element takes place not only when installing the converter, but also during operation with asymmetrical ones thermal load on the device.
Ks sind zwar noch zwei wciicrc Meßwandlerkonstruktionen bekannt bzw. vorgesehlagen worden, bei denen die Abstützung des Meßclcmenlcs unter Zwischenschaltung eines halbkugclförmigen Bauteiles erfolgt. In beiden Fällen dient jedoch das mit iciner gesamten sphärischen Fläche an dem angrenzenden Wandlcrbauteil anliegende halbkugclförmige Zwischenstück ;.",sschließlich als drucküberlragendes Element zur Erzielung einer gleichmäßigeren Druckverteilung und hai keinerlei Einfluß auf die thermische Belastbarkeit des betreffenden Wandlers.Ks are still two wciicrc transducer designs known or suggested, in which the support of the Meßclcmenlcs under Interposition of a hemispherical component takes place. In both cases, however, this also serves in the entire spherical surface on the adjoining transducer component, hemispherical Intermediate piece;. ", Finally as a superior one Element to achieve a more even pressure distribution and has no influence whatsoever on the thermal load capacity of the converter in question.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Druckplatte zur ringförmigen Gegenfläche hin allmählich abnehmenden Querschnitt besitzt. Dies begünstigt die gleichmäßige Erwärmung der Druckplatte imd damit der anliegenden Scheiben des Meßclenicnles.In a further embodiment of the invention, it is particularly advantageous if the pressure plate to the annular Opposite surface has gradually decreasing cross-section. This favors the uniform Heating of the pressure plate and thus the adjacent one Discs of the measuring device.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Druckplatte aus einem Material, welches einen wesentlich kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material des Wandlergehäuscs und des die Vorspannung erzeugenden Wandlcrtcilcs, z. B. einer Rohrfeder. Diese Anordnung bezwf.kt eine Verminderung der Vorspannung des Meßelcmentes bei extrem hohen Tcmpcraturbclastungcn. Man vermeidet damit, daß es bei Spitzentcmperatjron, bei welchen normalerweise ohnehin keine Messungen durchgeführt werden, zu einer Beschädigung des MeßelcMicnies und diimil /u einem Empl'indliehkeitsveilusl kommt. Es wurde nämlich erkannt, daß man einen iiu.-clianii.ch unbelasteten Mel.k|iiar/ bzw. Mcl.k|uarz.:ial/ bei laiigsanier gleichmäßiger Erwärmung bis nahezu an den Curie-IVinkt bringen kann, ohne daß es zu einen bleibenden Eiiipfindlichkeilsverlust koniml. Wird dagegen neben einer hohen Wärmebelasiung midi eine relativ große mechanische Vorspannung auf dasAccording to a further feature of the invention, the pressure plate consists of a material which has a much smaller coefficient of thermal expansion than the material of the converter housing and the bias generating Wandlcrtcilcs, z. B. a Bourdon tube. This arrangement or a reduction in the prestressing of the measuring element at extremely high temperatures. This avoids the need for top operators, which are normally the case In any case, no measurements are carried out, to damage the MesselcMicnies and diimil / u a friendship gift comes. It was recognized that a iiu.-clianii.ch was unencumbered Mel.k | iiar / or Mcl.k | uarz.: Ial / at laiigsanier can bring even heating almost to the Curie-IVink without it becoming permanent Sensitive wedge loss coniml. Will against it in addition to high heat insulation, there is also one relatively large mechanical preload on the
ίο Meßelemenl ausgeübt, so triit durch Überbeanspruelnmg des Quarzes schon bei wesentlich niedrigeren Temperaluren eine teilweise Zerstörung der MeIJ-t|tiarze ein, wobei mikroskopisch kleine Risse im Quarzgefüge zu bleibender Empfindiichkeiisveränderung führen.ίο Fair elements exercised, so triit by overstraining of quartz, even at significantly lower temperatures, partial destruction of the MeIJ-t | tiarze where microscopic cracks in the quartz structure lead to permanent changes in sensitivity to lead.
Schließlich erweist es sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft, mindestens an einer der beiden Stirnseiten des Meßelementes in an sieh bekannter Weise eine Scheibe aus nicht piezoelektrischem Material beizulegen, wobei 'liese Scheibe bzw. Scheiben aus bis über den Curie-i'unkt erhitztem Quarz besteht bzw. bestehen. Es wird damit auf den Umstand Bedacht genommen, daß die unterste bzw. oberste Scheibe des Meßelementes beim Erwärmen bzw. Abkühlen des Meßwandlers durch einen zu großen Tcmperaturgradienten am ehesten thermisch überbelastet wird. Durch die Verwendung nicht piezoelektrischer Endscheiben aus hochüberhitztem Quarz wird das Entstehen zu großer Temperaturunterschiede an den Auflageflächen des Meßquarzsatzes verhindert und es werden die damit verbundenen Differenzen in der Wärmeausdehnung vermieden. Außerdem ist die Anwendung von Scheiben aus überhitztem Quarz auch deshalb von Vorteil, weil sich diese Hilzcbehandlung leicht durchführen läßt und die übrigen physikalischen Eigenschaften des Quarzmaterials, übereinstimmend mit den Eigenschaften der übrigen Scheiben des Meßelementes erhalten bleiben.Finally, according to the invention, it proves to be particularly advantageous, at least on one of the two End faces of the measuring element in a manner known per se a disk made of non-piezoelectric material to be enclosed, whereby this disc or discs consists of quartz heated to above the Curie point or exist. It is thus taken into account that the lowest or highest Disc of the measuring element when heating or cooling of the transducer is most likely to be thermally overloaded by a temperature gradient that is too large will. The use of non-piezoelectric end caps made of highly overheated quartz makes this Excessive temperature differences on the contact surfaces of the quartz set are prevented and the associated differences in thermal expansion are avoided. Besides, the application is of disks made of overheated quartz is also advantageous because this Hilzc treatment can be carried out easily and the other physical properties of the quartz material, consistent are retained with the properties of the other disks of the measuring element.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielcs eines hochtcmperaturbcständigen piezoelektrischen Beschlcunigungsmeßwandlers näher erläutert.The invention is described below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing a high-temperature independent piezoelectric acceleration transducer explained in more detail.
Das Gehäuse 1 des Meßwandlers ist an seiner Auflagefläche 2 mit Kühlkanälcn 3 und 4 verschen, durch die der Wärmeübergang von der Meßstclle auf das Gehäuse reduziert wird. In der zentralen Aufnahmebohrung 5 befindet sich das Meßelcmcnt 6 des Wandlers, welches aus übereinandergcschichteten Scheiben 7 am- piezoelektrischem Material wie Quarz und zwei Endscheiben 8 aus piezoelektrisch neutralem Material, beispielsweise aus bis über den Curie-Punkt erhitztem Quer/., bes'ehl. Die zur Ladungsableitung von den Scheiben 7 erforderlichen Elektroden sowie deren Verbindungen sind nicht gesondert dargestellt.The housing 1 of the transducer is on its bearing surface 2 with cooling channels 3 and 4, through which the heat transfer from the measuring point to the Housing is reduced. The transducer measuring element 6 is located in the central mounting hole 5, which consists of superimposed disks 7 am- piezoelectric material such as quartz and two end disks 8 made of piezoelectrically neutral material, for example from above the Curie point heated cross /., bes'ehl. The charge dissipation Electrodes required by the disks 7 and their connections are not shown separately.
Die Anschlußdrähtc 9 des Meßelementes 6 sind über eine seitliche Bohrung IO des Gehäuses I zu einem nicht darstellten Anschlußstutzcn herausgeführt.The connection wires 9 of the measuring element 6 are over a lateral bore IO of the housing I led out to a connecting piece (not shown).
Das Meßelemenl 6 liegt auf einer Druckplatte 11 auf, die sich an einer ringförmigen Stützfläche 12 des das Auflager für die Meßanordnung bildenden Gehäusebodens 13 abstützt.The Messelemenl 6 rests on a pressure plate 11, which is on an annular support surface 12 of the the support for the housing bottom 13 forming the measuring arrangement is supported.
Die Stützfläche 12 gehört einer zur Aufnahmebohrung 5 konzentrischen konkaven Kugelfläche an. Der Querschnitt der Druckplatte Il verjüngt sich gegen den Gehäuseboden 13 hin, so daß die Druckplatte 11 nur mit einer ringförmigen Gegenfläche 14 auf der Stützfläche 12 aufliegt.The support surface 12 belongs to a concave spherical surface which is concentric with the receiving bore 5. The cross section of the pressure plate II tapers towards the housing bottom 13, so that the pressure plate 11 rests on the support surface 12 with only one annular mating surface 14.
Auf das Meßelcment 6 ist über eine metallischeOn the Meßelcment 6 is a metallic
iwischcnschcibe 15 die seismische Masse 16 aufgesetzt, welche sich am Boden 17 einer sie umgebcn- :lcn Rohrfeder 18 abstützt, welche mit ihrem verstärkten Ringraiid J9 an der Oberseite: des Wandlergchäuses 1 angeschweißt ist.iwischcnschcibe 15 the seismic mass 16 placed, which is supported on the bottom 17 by a tubular spring 18 which is surrounded by it and which reinforces it Ringraiid J9 on the top: the converter housing 1 is welded on.
Die in bekannter Weise unter gleichzeitiger Anwendung einer axialen Belastung angeschweißte Rohrfeder 18 hält das Meßclement unter einer vorbestimmten axialen Vorspannung.The welded in a known manner with simultaneous application of an axial load Bourdon tube 18 holds the measuring element under a predetermined axial pretension.
Beim Anschweißen der Rohrfeder 18 an das Gehäuse 1 kann es leicht zu kleinen Montagefchlcrn kommen, welche bei Meßwandlcrn konventioneller Bauart zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Vorspannung über die Fläche der einzelnen Quarzschcibcn und damit zu einer mechanischen Überbeanspruchung derselben führt. Beim dargestellten Mcßwandler ist diese Gefahr aubuiischalict, c!a r.ich die Druckplatten infolge ihrer Abstützung auf der sphärischen Stützfläche 12 des Gehäuses I von selbst in jene Richtung einstellt, in der die Achse des Mcßclemcnlcs mit der Wirkungsrichtung der von der Rohrfeder 18 erzeugten Vorspannkraft zusammenfällt. Durch die auf eine schmale Ringflache beschränkte Abstützung der Druckplatte 11 sowie durch die besondere Formgebung derselben werden außerdem besondere Bedingungen für den Wärmcüluraang vom Gehäuse 1 auf das Meßclcment 6 geschaffen. Einerseits steht in der ringförmigen Stützfläche 12 nur ein sehr kleiner wärmeleitender Querschnitt zur Verfugung und anderseits wird durch den zum Mcßelcmcnt hin allmählich zunehmenden Querschnitt der Druckplatte 11 eine sehr gleichmäßige Verteilung der vom Gehäuse /um Meßclcmcnl strömenden Wärme gewährleistet. >o daß es im Bereich des Meßelcmcntes 6 zu keinen unzulässig hohen TcmpcraturclilTerenzcn kommen kann.When the Bourdon tube 18 is welded to the housing 1, small mounting surfaces can easily be achieved occur, which in the case of measuring transducers of conventional design lead to an uneven distribution of the Bias over the area of the individual quartz cubes and thus leads to mechanical overloading of the same. With the Mcßwandler shown is this danger aubuiischalict, c! a r.ich the Printing plates due to their support on the spherical support surface 12 of the housing I adjusts itself in the direction in which the axis of the Mcßclemcnlcs coincides with the direction of action of the prestressing force generated by the Bourdon tube 18. By being limited to a narrow ring area Support of the pressure plate 11 and the special shape of the same are also special conditions for the Wärmcüluraang from the housing 1 to the measuring element 6 created. On the one hand, only a very small heat-conducting cross section is available in the annular support surface 12 Grouting and, on the other hand, becomes through the to the Mcßelcmcnt towards gradually increasing cross-section of the pressure plate 11 a very even distribution of the from the housing / around Meßclcmcnl heat flowing guaranteed. > o that it is in the area of the knife-edge 6 cannot lead to inadmissibly high temperatures.
Die Druckplatte 11 besteht weiter aus einem Material, welches einen wesentlich kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des Gehäuses 1 bzw. der Rohrfeder 18 besitzt. Beim Auftreten von Spilzcntempcratuien kommt es daher zu einer Verminderung der Vorspannung des Elementes 6. was meßtechnisch durchaus zulässig ist. da im Bereich dieser extrem liehen Temperaturen ohnehin keine Messungen stattfinden. Anderseits wird aber durch die Verringerung der Vorspannung eine gleichzeitige thermische und mechanische Spitzenbcliistung der Quarzscheiben, welche zu einem bleibenden Empfindlichkcitsvcrlust führen wurde, verhindert. The pressure plate 11 also consists of a material which has a much smaller coefficient of thermal expansion than the material of the housing 1 or the Bourdon tube 18 has. When fungus temperatures occur, it therefore occurs a reduction in the bias of the element 6. which is technically permissible. there in In the range of these extremely lent temperatures, no measurements are made anyway. On the other hand, however a simultaneous thermal and mechanical peak output due to the reduction of the preload of the quartz disks, which would lead to a permanent loss of sensitivity.
Die Anordnung der beiden aus nicht piezoelektrischem Material bestehenden Endschciben 8 stellt eine weitere Sicherheitsmaßnahme zur Schonung der piezoelektrischen Scheiben 7 dar. Das Auftreten von großen Temperaturunterschieden ist ja am ehesten an den Stellen des Wandlers zu erwarten, wo das Meßclemcnl 6 c ;. metallische Wandicrtcile, im vorliegenden Fall die Druckplatte 11 sowie die Zwischenscheibc 15. angrenzt. Die nicht piezoelektrischen Scheiben 8 können diese hohen T.-inipcraturspannungen ohne weiteres aufnehmen, ohne irgendwelche Veränderungen zu erfahren.The arrangement of the two end disks 8 made of non-piezoelectric material represents a further safety measure to protect the piezoelectric disks 7. The occurrence of large temperature differences is most likely to occur at the points of the transducer where the measuring clamp 6c ; metallic wall elements, in the present case the pressure plate 11 and the intermediate disc 15. adjoins. The non-piezoelectric disks 8 can easily absorb these high temperature temperature voltages without experiencing any changes.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT1080668A AT293065B (en) | 1968-11-06 | 1968-11-06 | Piezoelectric accelerometer transducer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1955040A1 DE1955040A1 (en) | 1970-05-14 |
| DE1955040B2 true DE1955040B2 (en) | 1972-02-10 |
Family
ID=3624818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691955040 Pending DE1955040B2 (en) | 1968-11-06 | 1969-11-03 | PIEZOELECTRIC ACCELERATION TRANSDUCER |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3569749A (en) |
| AT (1) | AT293065B (en) |
| CH (1) | CH501228A (en) |
| DE (1) | DE1955040B2 (en) |
| GB (1) | GB1240408A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2556298A1 (en) * | 1975-12-13 | 1977-06-16 | Messerschmitt Boelkow Blohm | PIEZOELECTRIC ACCELERATOR |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3935484A (en) * | 1974-02-25 | 1976-01-27 | Westinghouse Electric Corporation | Replaceable acoustic transducer assembly |
| US4885498A (en) * | 1985-06-19 | 1989-12-05 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Stacked type piezoelectric actuator |
| CA2015812A1 (en) * | 1989-05-02 | 1990-11-02 | Shiro Nakayama | Piezoelectric acceleration sensor and piezoelectric acceleration sensor device |
| US5282387A (en) * | 1990-11-02 | 1994-02-01 | Takata Corporation | Shock sensor |
| US6060811A (en) * | 1997-07-25 | 2000-05-09 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Advanced layered composite polylaminate electroactive actuator and sensor |
| CN100397086C (en) * | 2007-07-09 | 2008-06-25 | 北京信息工程学院 | Novel piezoelectric quartz accelerameter |
| CN104777330B (en) * | 2014-01-14 | 2018-04-10 | 北京信息科技大学 | Single island multi-electrode quartz accelerometer |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3206626A (en) * | 1962-05-15 | 1965-09-14 | Electra Scient Corp | Accelerometer |
| US3229128A (en) * | 1962-10-16 | 1966-01-11 | Electra Scient Corp | Accelerometer and method of manufacture |
| US3351787A (en) * | 1965-01-11 | 1967-11-07 | Kistler Instr Corp | Accelerometer |
| AT286000B (en) * | 1966-11-16 | 1970-11-25 | Vibro Meter Ag | Piezoelectric transducer, especially for measuring acceleration |
-
1968
- 1968-11-06 AT AT1080668A patent/AT293065B/en not_active IP Right Cessation
-
1969
- 1969-10-31 GB GB53553/69A patent/GB1240408A/en not_active Expired
- 1969-10-31 CH CH1622969A patent/CH501228A/en not_active IP Right Cessation
- 1969-11-03 DE DE19691955040 patent/DE1955040B2/en active Pending
- 1969-11-03 US US873319A patent/US3569749A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2556298A1 (en) * | 1975-12-13 | 1977-06-16 | Messerschmitt Boelkow Blohm | PIEZOELECTRIC ACCELERATOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH501228A (en) | 1970-12-31 |
| US3569749A (en) | 1971-03-09 |
| DE1955040A1 (en) | 1970-05-14 |
| AT293065B (en) | 1971-09-27 |
| GB1240408A (en) | 1971-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0040390B1 (en) | Pressure detector for an internal-combustion engine | |
| DE4419138B4 (en) | High temperature pressure sensor | |
| DE3026617C2 (en) | Measuring arrangement | |
| DE2318128C3 (en) | Pressure transducer | |
| DE69111337T2 (en) | Pressure gauge. | |
| DE2709834A1 (en) | CAPACITIVE PRESSURE SENSOR | |
| DE3423711C2 (en) | Sensor for measuring hot media, as well as a method for its assembly | |
| EP0407397A1 (en) | Pressure transducer for determining the pressure in the combustion chamber of an internal combustion engine. | |
| DE1955040B2 (en) | PIEZOELECTRIC ACCELERATION TRANSDUCER | |
| DE2825437A1 (en) | PRESSURE MEASURING DEVICE | |
| EP0226742B1 (en) | Pressure transducer for measuring pressures at high temperatures | |
| CH664235A5 (en) | PIEZOELECTRIC MEASURING ELEMENT. | |
| DE2839405A1 (en) | CONVERTER FOR MONITORING DYNAMIC CHANGES IN A FUEL INJECTION LINE | |
| CH698045A2 (en) | Thermocouple mount. | |
| DE8008017U1 (en) | TOP SCALE | |
| DE3707320C2 (en) | ||
| DE1955040C (en) | ||
| DE1124729B (en) | Device for measuring the forces between components | |
| AT258610B (en) | Piezoelectric pressure transmitter | |
| DE1800318A1 (en) | Measurement transducers, especially piezoelectric sensors for measuring acceleration | |
| DE69724926T2 (en) | Thermoelectric sensor | |
| DE3018856A1 (en) | Pressure sensor screw-fitting into IC engine block - has membrane moving rod acting on piezoelectric transducer | |
| DE3342248C2 (en) | ||
| DE1573680C3 (en) | Piezoelectric pressure transmitter | |
| DE3714131C2 (en) |